يبدو أننا نعيش داخل حيز من المادة يبلغ قطره ما لا يقل عن 120 مليون سنة ضوئية، واستنادًا إلى الاختلافات الطفيفة في سلوك المادة والمادة المضادة على مستوى الجسيمات الأساسية (ما يُعرَف من الناحية الفنية باسم «تناظر الشحنة السوية»)، يحبذ الفيزيائيون الفكرة التي تذهب إلى أن ثمة تناظرًا دقيقًا بين المادة والمادة المضادة إجمالا، وأنه بعد الانفجار العظيم مباشرةً اختلَّ هذا التوازن بحيث صارت المادة هي المهيمنة على الكون. والتحدي الماثل أمامنا الآن هو دراسة هذه الاختلافات تفصيلا كي نحدد أصلها، وربما نتمكن وقتها من تحديد مصدر التناظر بين المادة والمادة المضادة في الكون.

يتألف الكاوون من كوارك وكوارك مضاد، ومن ثَمَّ تمتلك الكاوونات خليطا متساويًا من المادة والمادة المضادة. يتألف الكاوون المتعادل الشحنة (K⁰) من كوارك سفلي وكوارك غريب مضاد، فيما يتألف الجسيم المضاد له من كوارك سفلي مضاد وكوارك غريب؛ وبهذا يكون الكاوونان ⁰K و⁰K̅̅ جسيمين مختلفين، لكنهما مرتبطان على نحو وثيق بفضل القوة الضعيفة التي تسمح - على نحو مثير للدهشة - للكاوون ⁰K بالتحول إلى والعكس بالعكس، وذلك عن طريق التفاعلات بين الكواركات والكواركات المضادة المؤلّفة لهما. ما يعنيه هذا التأثير هو أنه بمجرد إنتاج كاوون متعادل الشحنة أو كاوون مضاد متعادل الشحنة، فإن بعض «الخلط» الكمي الميكانيكي يبدأ في الحدوث.

تُعرف الجسيمات الناتجة عن عملية الخلط الداخلية هذه باسم الكاوونات K_s (أو الكاوونات القصيرة) وK_L (الطويلة). تعيش الكاوونات الطويلة نحو 600 مرة قدر المدة التي تعيشها الكاوونات القصيرة، والسمة المهمة هنا هي أن الحالتين الطويلة والقصيرة، تنتهجان سلوكًا مختلفًا في الصور المنعكسة المجتمعة للشحنة السوية؛ إذ تتحلل الحالتان بطرق متباينة، بحيث يتحلَّل الكاوون القصير إلى اثنين من البايونات فيما يتحلل الكاوون الطويل إلى ثلاثة بايونات. لو كان تناظر الشحنة السوية تاما، فإن هذا النمط كان سيظل صحيحًا على الدوام، وما كان للكاوون الطويل مثلا أن يتحلل إلى اثنين من البايونات مطلقا. ومع ذلك، ففي نحو 0.3% من الحالات يتحلل الكاوون الطويل بالفعل إلى اثنين من البايونات، وكان كرونين وفيتش وزملاؤهما هم أول من رصد هذا الأمر.

والسؤال الذي يشغل عقول فيزيائيين كُثر الآن هو ما إذا كانت «مصادفة» الأجيال الثلاثة هي ما أدَّتْ إلى هيمنة المادة على كوننا. تذهب النظرية إلى أن تأثير خرق الشحنة السوية من المفترض أن يكون عظيمًا في حالة الميزونات القاعية، التي تشبه الكاوونات، لكن مع إحلال الكوارك القاعي محل الكوارك الغريب. تخضع منظومة الميزونات القاعية الآن إلى بحث تجريبي مكثف، وتم الكشف عن أولى العلامات على وجود تناظر كبير. سينتج مصادم الهادرونات الكبير أعدادًا كبيرة من الجسيمات القاعية، وسيكون بحث تناظر الشحنة السوية لهذه الجسيمات جزءًا مهما من برنامج العمل هناك، وهناك تجربة مكرسة لتحقيق هذا الغرض باسم تجربة مصادم الهادرونات الكبير القاعية.

مواضيع ذات صلة

Normal modes

Waves in three dimensions

Probability amplitudes for particles

The random walk

Nuclei and particles

الزخات الهوائية Air Showers

النيوترينات Neutrinos

النيوكليونات Nucleons

النوى الثقيلة Heavy Nuclei

المركبة الكهرومغناطيسية

الميونات Mouns

الأشعة الكونية الثانوية Secondary Cosmic Rays